1 前 言

節(jié)能降耗始終是冶金工作的重點(diǎn)?尤其是在當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下?節(jié)能降耗無(wú)論是對(duì)增加企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力?還是對(duì)企業(yè)的持續(xù)發(fā)展來(lái)說(shuō)?都具有十分重大的意義,。就燒結(jié)工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)而言?其目標(biāo)就是獲取最大經(jīng)濟(jì)效益?而節(jié)能降耗是實(shí)現(xiàn)成本降低的重要措施?亦是設(shè)計(jì),、生產(chǎn)的主攻方向和重要課題,。

2 我國(guó)燒結(jié)節(jié)能降耗現(xiàn)狀

我國(guó)重點(diǎn)和地方骨干企業(yè)?平均每噸燒結(jié)礦消耗的固體燃料分別比國(guó)內(nèi)、外先進(jìn)企業(yè)高10?4kg,、11?9kg 標(biāo)煤和12?8kg,、14?3kg 標(biāo)煤?工序能耗分別比寶鋼高15?7kg 和17?5kg標(biāo)煤?若按我國(guó)每年生產(chǎn)1?6億 t 燒結(jié)礦計(jì)算? 每年工序能耗要多消耗約265萬(wàn) t 標(biāo)煤。由此可以看出?我國(guó)燒結(jié)節(jié)能的潛力是很大的。所以?在設(shè)計(jì),、生產(chǎn)中采取有效措施?最大幅度地降低燒結(jié)過(guò)程中的固體燃料消耗?對(duì)降低燒結(jié)成本具有重大意義,。

3 燒結(jié)節(jié)能降耗的主要途徑和措施

3.1 向大型燒結(jié)機(jī)發(fā)展?是節(jié)能降耗的方向

從近幾年國(guó)內(nèi)情況看?燒結(jié)生產(chǎn)發(fā)展的特點(diǎn)就是建設(shè)大型燒結(jié)機(jī)?繼我國(guó)寶鋼450m² 燒結(jié)機(jī)、武鋼四燒435m² 等大型燒結(jié)機(jī)投產(chǎn)后? 又有鞍鋼二燒360m²,、東燒360m ²,、武鋼四燒435m² 等大型燒結(jié)機(jī)相繼建成。這是因?yàn)?大型燒結(jié)機(jī)與多臺(tái)小型燒結(jié)機(jī)相比?具有投資少,、質(zhì)量好,、能耗低、成本低?易于環(huán)保治理?便于實(shí)現(xiàn)燒結(jié)過(guò)程自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn),。其中? 能耗低的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的?如寶鋼450m² 燒結(jié)機(jī)的工序能耗在57～60kg／t?而一般小型燒結(jié)機(jī)的工序能耗大多在80kg／t 左右,。

3.2 在設(shè)計(jì)中采用新工藝、新技術(shù)?是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的根本途徑

3.2.1 建設(shè)原料場(chǎng)和強(qiáng)化原料混勻作業(yè)

現(xiàn)代化高爐生產(chǎn)需要精料?這就要求燒結(jié)礦的物化性能均要滿(mǎn)足大型高爐冶煉的需要,。對(duì)于燒結(jié)而言?也必須實(shí)行精料?即原料必須進(jìn)行混勻,。燒結(jié)原料混勻有兩個(gè)方面的意義?一是使其礦種結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分,、粒度等長(zhǎng)期穩(wěn)定?從而使生產(chǎn)出來(lái)的燒結(jié)礦質(zhì)量穩(wěn)定均一?能滿(mǎn)足高爐的要求,；二是能使燒結(jié)過(guò)程本身穩(wěn)定進(jìn)行?從而減少波動(dòng)?有利于燒結(jié)能耗的降低。這就需要新建原料場(chǎng)?對(duì)各種物料進(jìn)行混勻,。對(duì)于一些原料品種多?粒度,、化學(xué)成分波 動(dòng)大的鋼鐵企業(yè)?更需要有完善的、先進(jìn)的混勻工藝及設(shè)施?包括混勻,、取制樣,、控制中心在內(nèi)的完整的工藝生產(chǎn)系統(tǒng)?通過(guò)自動(dòng)制樣系統(tǒng)?對(duì)所有進(jìn)場(chǎng)原料進(jìn)行自動(dòng)取料?集中化驗(yàn)?并按品種、成分,、定量堆貯?以實(shí)現(xiàn)原料的批別管理,。

3.2.2 在設(shè)計(jì)中采用小球和小球團(tuán)燒結(jié)

在設(shè)計(jì)中采用小球和小球團(tuán)燒結(jié)工藝 小球燒結(jié)可改善燃料的賦存狀態(tài)?大量燃料粘附于小球表面?使燃料與氧氣接觸更充分?有利于燃燒反應(yīng)的充分進(jìn)行。小球團(tuán)燒結(jié)工藝減少了殘?zhí)?并且有利于厚料層燒結(jié)?從而能提高燒結(jié)過(guò)程的熱利用率和燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量?大幅度降低固體燃料消耗?一般可節(jié)約能耗20％,。

3.2.3 控制混合料成分?采用生石灰強(qiáng)化劑? 實(shí)行厚料層燒結(jié)

在燒結(jié)設(shè)計(jì)過(guò)程中配加部分添加劑?改變混合料的化學(xué)成分?可以使固體燃耗降低?達(dá)到節(jié)能降耗的目的,。研究表明?混合料中脈石成分 （如 Al₂O₃）、結(jié)晶水,、碳酸鹽,、FeO 等的含量都會(huì)影響燒結(jié)過(guò)程固體燃料的消耗。原料中每增加1％Al2O3?則每噸燒結(jié)礦需多耗7～23kg 標(biāo)準(zhǔn)煤,；結(jié)晶水每上升1％?需多耗標(biāo)準(zhǔn)煤2～5kg,。配加生石灰?強(qiáng)化制粒?可改善料層透氣性。研究表明?生石灰具有強(qiáng)化制粒?改善料層透氣性的作用?是厚料層燒結(jié)的有效強(qiáng)化劑,。實(shí)踐表明：生石灰配加量為2％ ～3％時(shí)?混合料溫度提高4℃以上?燃耗可降低2～3kg／t,。厚料層燒結(jié)工藝在國(guó)內(nèi)外燒結(jié)廠設(shè)計(jì)中已被普遍采用?厚料層生產(chǎn)可以取得高質(zhì)量,、低固體燃耗的效果?日本研究認(rèn)為?料層每增加10mm?燃耗可降1～3kg／t。

3.2.4 采用先進(jìn)的點(diǎn)火保溫爐?提高點(diǎn)火強(qiáng)度并降低煤氣消耗

燒結(jié)點(diǎn)火應(yīng)滿(mǎn)足如下要求：有足夠高的點(diǎn)火溫度?有一定的點(diǎn)火時(shí)間?適宜的點(diǎn)火負(fù)壓?點(diǎn)火煙氣中氧含量充足?沿臺(tái)車(chē)寬度方向點(diǎn)火要均勻等,。因此?研制和改進(jìn)燒結(jié)點(diǎn)火器?一直是燒結(jié)設(shè)計(jì)人員不斷努力的課題,。目前的雙斜帶式燒結(jié)點(diǎn)火保溫爐采用了雙斜交燒嘴直接點(diǎn)火的先進(jìn)技術(shù)?高溫火焰帶寬度適宜?溫度均勻?燃燒完全。因此?它的點(diǎn)火效率高?料面點(diǎn)火質(zhì)量好?能耗低,。

3.3 采用新型燒結(jié)設(shè)備?減少燒結(jié)系統(tǒng)的漏風(fēng)?從而降低電耗

燒結(jié)節(jié)電的關(guān)鍵措施是減少漏風(fēng)和實(shí)現(xiàn)低風(fēng)量操作。為此?我們?cè)谠O(shè)計(jì)中必須選擇高效節(jié)能的燒結(jié)和除塵設(shè)備 并加強(qiáng)燒結(jié)機(jī)頭 尾及兩側(cè)的密封,。燒結(jié)抽風(fēng)機(jī)系統(tǒng)管道連接要盡量不使用法蘭而采用焊接?燒結(jié)臺(tái)車(chē)應(yīng)采用絕熱件等措施?減少燒結(jié)系統(tǒng)的漏風(fēng)?從而獲得節(jié)電之效果,。

3.4 在設(shè)計(jì)中提高自動(dòng)化控制裝備水平?是節(jié)能降耗的保證

自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)設(shè)備的聯(lián)鎖控制、過(guò)程控制,、過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)視,、過(guò)程與設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視與報(bào)警、過(guò)程趨勢(shì)數(shù)據(jù)的采集與處理,、報(bào)表打印,、分析處理等。因此?在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中必須采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)備?并應(yīng)用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的燒結(jié)工藝優(yōu)化控制軟件技術(shù)?實(shí)現(xiàn)燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制,、監(jiān)視及管理?以達(dá)到提高燒結(jié)礦質(zhì)量,、降低能耗之目的。

3.5 進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)余熱利用技術(shù)

把冷卻機(jī)廢氣和燒結(jié)煙氣的余熱加以利用?無(wú)疑是燒結(jié)節(jié)能的重要途徑和發(fā)展趨勢(shì),。目前國(guó)內(nèi)燒結(jié)廠的余熱回收裝置?有用于點(diǎn)火保溫爐作助燃空氣和精礦解凍的?有用于熱風(fēng)燒結(jié)和小球團(tuán)燒結(jié)干燥的?也有用于生產(chǎn)熱水供浴室,、采暖、生石灰消化和加入混合機(jī)的?但更多的是生產(chǎn)蒸汽?以獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益,。目前國(guó)內(nèi)某燒結(jié)廠為回收冷卻機(jī)廢氣余熱?設(shè)計(jì)了一種翅片管式蒸汽發(fā)生系統(tǒng),。該系統(tǒng)主要由蒸發(fā)器 （包括換熱管束、集汽管,、箱體）,、水預(yù)熱器、過(guò)熱器 （根據(jù)用戶(hù)要求）,、汽包及連接管路組成?其中蒸發(fā)器受熱面均采用高頻焊接翅片管?達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的?因而整套裝置傳熱效率高?工作安全穩(wěn)定?壽命長(zhǎng)?設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,。全套設(shè)備運(yùn)行可靠?操作簡(jiǎn)單?維修方便。利用余熱所產(chǎn)生蒸汽可作生活用汽?也可以加熱混合料,。

3.5.1 工作原理

蒸發(fā)器的工作原理為：由冷卻燒結(jié)礦的熱廢氣使管內(nèi)的軟水加熱?產(chǎn)生的汽水混合物沿上升管到達(dá)汽包?集中分離后的飽和蒸汽再進(jìn)入過(guò)熱器?過(guò)熱后產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽送至用戶(hù),。汽包由補(bǔ)水泵補(bǔ)水?蒸發(fā)器由下降管從汽包內(nèi)補(bǔ)水 蒸發(fā)器與汽包之間可形成水汽的自然循環(huán)。

3.5.2 設(shè)計(jì)方案及工藝特點(diǎn)

根據(jù)整體工藝需要?將余熱回收裝置直接安裝在環(huán)冷機(jī)高溫段的上方,。在Ⅰ號(hào)風(fēng)箱內(nèi)由下向上依次布置過(guò)熱器及Ⅰ號(hào)蒸發(fā)器?Ⅱ號(hào)風(fēng)箱內(nèi)布置Ⅱ號(hào)蒸發(fā)器?在Ⅲ號(hào)風(fēng)箱內(nèi)由下向上依次布置Ⅲ號(hào)蒸發(fā)器及水預(yù)熱器?汽包布置在環(huán)冷機(jī)上方或環(huán)冷機(jī)內(nèi)側(cè)上方,。廢氣經(jīng)余熱回收裝置后通過(guò)自然排煙排放掉。為了不影響環(huán)冷機(jī)的正常生產(chǎn)?在設(shè)計(jì)中考慮了增加廢氣的旁通煙道,。此設(shè)計(jì)方案一次性投資少?運(yùn)行費(fèi)用少,。

3.5.3 技術(shù)特點(diǎn)

1） 水動(dòng)力循環(huán)穩(wěn)定

翅片管式蒸發(fā)器是由若干個(gè)聯(lián)箱組構(gòu)成?每個(gè)聯(lián)箱組單獨(dú)進(jìn)出汽包?形成若干個(gè)簡(jiǎn)單自然循環(huán)回路?水循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠?熱偏差小?安全性好,。

2） 綜合傳熱系數(shù)大

翅片管式蒸發(fā)器的傳熱是空氣通過(guò)管壁傳導(dǎo)?將熱量直接傳遞給飽和水?進(jìn)行相態(tài)換熱?屬一次性換熱。同時(shí)?由于管內(nèi)是水汽混合物而管外是空氣?管內(nèi)的換熱系數(shù)較管外大得多?因此總的傳熱系數(shù)主要決定于管外的換熱系數(shù)?通過(guò)在光管外表面焊接翅片來(lái)增大管子外表面積?強(qiáng)化管外的換熱條件?便可達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的,。

3） 受熱面耐磨性好

由于熱廢氣中攜帶著大量燒結(jié)礦灰粒?因此磨損問(wèn)題不能忽略,。在設(shè)計(jì)余熱回收裝置時(shí)?為了強(qiáng)化傳熱?蒸發(fā)器管束采用了螺旋焊接翅片管?翅片的重要輔助功能是在耐磨性方面的良好作用。一方面廢氣中所含灰粒首先與肋片相撞擊?失去了一部分動(dòng)能,；另一方面廢氣呈斜向沖刷?經(jīng)過(guò)翅片后?在管子的縱向和橫向做繞流運(yùn)動(dòng)?灰塵顆粒速度發(fā)生分解?又損失了一部分動(dòng)能?從而減弱了磨損能力?保護(hù)了換熱管,。

上述說(shuō)明?燒結(jié)廠的熱廢氣余熱利用用途廣泛?大有作為。但必須指出?燒結(jié)廢氣的余熱利用技術(shù)需進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)?以便找到投資少且利用效果好,、經(jīng)濟(jì)效益更佳的廢氣余熱利用技術(shù),。

4 結(jié) 論

燒結(jié)節(jié)能潛力巨大?作為燒結(jié)設(shè)計(jì)工作者?需要不懈地努力探索?在設(shè)計(jì)中采用節(jié)能降耗技術(shù)?以求有效而合理地利用能源。